Clase 2 Explosivos
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Explosivos Clase 2 Propiedades de los Explosivos. Profesor: Mauricio Tapia P.
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Explosivos Clase 2
Propiedades de los Explosivos.
Profesor: Mauricio Tapia P.
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Propiedades de los Explosivos. Propiedades de los Explosivos
Tabla con Propiedades de los explosivos Segn Catlogos
Producto ANFO Mexal A Tronex 2 Softrom Trimex Densidad (gr/cm3) 0,78- 0,81 O,75- 0,85 1,24 1,19 1,06- 1,18 Vol. De gases (lts/ kg) 1050 960 809 826 890 Energa (kcal/ kg) 912 902 948 904 815 Presin Det (kBar) 31 41,5 74 66 VOD (mt/ seg) 4000 > 2800 4900 3200 2000- 4500 PR al Anfo en peso 1,00 0,99 0,96
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Propiedades de los Explosivos.
Los principales factores que influencian para seleccionar
un explosivo son:
Caractersticas fsicas tales como: flujo libre, forma de cargar, consistencia, etc.;
resistencia al agua; Densidad; Sensibilidad; dimetro crtico; velocidad de detonacin (VOD); energa efectiva; emanaciones de gases post detonacin; resistencia a insensibilizacin;
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Propiedades de los Explosivos.
Caractersticas Fsicas
Las caractersticas fsicas de los distintos tipos de agentes de tronadura y de explosivos
sensibles a detonador difieren marcadamente.
Los agentes de tronadura tipo ANFO son sueltos, de flujo libre, de composicin granular, que son cargables con aire o vertido en la perforacin.
Por otro lado las emulsiones encartuchadas son lo suficientemente rgidas para permitir carguo dentro de pozos horizontales de dimetro pequeo, su naturaleza tipo
masilla asegura el taconeo para un alto grado de acoplamiento.
Los agentes de tronadura para emulsin a granel son menos rgidos que las emulsiones encartuchadas y ms como geles para permitirles ser bombeados dentro
del pozos. El uso de emulsiones a granel permite un acoplamiento total de pozo.
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Propiedades de los Explosivos.
Resistencia al Agua
La resistencia al agua de agentes de Voladura y de explosivos sensibles a detonador vara
considerablemente. Por ejemplo, las emulsiones tienen excelente resistencia al agua, los
watergels (slurries) tienen buena resistencia al agua, y el ANFO no tiene buena resistencia
al agua.
El deterioro de las formulaciones de explosivo a granel se incrementa con la severidad y el
periodo de exposicin al agua.
Por ejemplo, en agua quieta las emulsiones a granel normalmente resistirn exposicin durante
una considerable cantidad de tiempo. Sin embargo, en flujo o en agua dinmica ellos se pueden
deteriorar bastante rpido hasta tal punto en que el producto falla al detonar.
Explosivos Encartuchados tambin se deteriorarn bajo estas condiciones si el cartucho es
dividido en dos o perforado para insertar el detonador. Con todos los tipos de explosivos, el
periodo de exposicin a agua en un pozo debera mantenerse a un mnimo para quemar en lo
posible tan pronto como se carga.
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Propiedades de los Explosivos. Densidad
La densidad de un explosivo es su peso por unidad de volumen y se expresa en gramos
por centmetro cbico (g/cm3). El agua tiene una densidad de 1,00 g/cm3. Si la densidad
de un explosivo es mayor que 1,00 g/cm3, se hundir en el agua (asumiendo que el agua
en el pozo no contiene cantidades apreciables de slidos en suspensin o sales
disueltas). Si es menor que 1,00 g/cm3, flotar. (Ver valores de densidad para los
explosivos a granel usados en minas subterrneas y en tneles)
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Propiedades de los Explosivos.
En general, mientras ms baja la densidad, ms porosidad habr en el explosivo y esto mejora esencialmente la sensibilidad.
Al haber una mejor sensibilidad la VOD del explosivo aumentar, aunque para complicar las cosas la energa extra disponible con formulaciones de
densidad ms alta tambin contribuir a una VOD ms alta.
La densidad de los explosivos en un pozo tiene un significativo efecto sobre la energa por metro de la carga del pozo con mayor densidad entregando
ms energa.
La principal razn para suministrar explosivos de distintas densidades es para permitir que el operador de voladuras controle la energa total liberada
en un barreno para adecuarse a las particulares condiciones de la mina y
obtener el resultado deseado.
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Propiedades de los Explosivos.
Sensibilidad
La sensibilidad es una medicin de la facilidad con la que un explosivo puede ser
detonado por calor, roce, impacto o choque. La tendencia con los explosivos
comerciales es a incrementar la insensibilidad a la iniciacin.
En la prctica, la detonacin de explosivos industriales se consigue por choque desde un booster, cordn detonante o detonador.
Orica toma en consideracin la densidad (nivel de porosidad) del explosivo y el dimetro del pozo en el que se va a usar el explosivo, cuando se resuelve
cul debera ser el booster mnimo que en forma segura y eficiente va a
detonar al explosivo.
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Propiedades de los Explosivos.
Los explosivos modernos para tronaduras se pueden agrupar dentro de dos
categoras principales:
Explosivos Sensibles a Detonador:
pueden ser confiablemente iniciados por un detonador de potencia #8 (por
ejemplo, boosters Pentex PowerPlus, y algunas emulsiones encartuchadas) .
Ellos tambin pueden ser confiablemente iniciados por una cuerda con cordn
detonante de 10 g/m (por ejemplo, Cordtex 10P), y en algunos casos por
cordones detonantes de ms baja potencia.
Agentes de voladura (explosivos sensibles a booster):
Agentes de voladura (por ejemplo, ANFO y productos Subtek Velcro) son
mezclas que no son sensibles a detonador y que requieren de un booster tal
como el Pentex para detonarlos en forma confiable.
El reemplazo de composiciones basadas en nitroglicerina por agentes de
Voladura tipo ANFO y emulsiones, en general, ha sido acompaada por una
notable disminucin en sensibilidad de la carga a impacto y a roce.
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Propiedades de los Explosivos.
Dimetro Crtico.
El dimetro crtico de un explosivo es aquel dimetro lmite bajo el cual no
ocurrir una detonacin estable. Los dimetros crticos son generalmente
dados como si el explosivo no estuviera confinado (es decir, al aire libre). Los
explosivos con alta sensibilidad generalmente tienen dimetros crticos
pequeos. Sin embargo, factores tales como la intimidad y fineza de los
ingredientes tambin podran llevar a dimetros crticos inusualmente
pequeos.
Dimetro Mnimo Recomendado
En la Figura VOD v/s dimetro de carga para ANFO y SubtekTM
Para asegurar una iniciacin confiable bajo todas las condiciones normales de
uso, los proveedores de explosivos recomiendan un dimetro mnimo para sus
productos. El dimetro mnimo recomendado ser mayor que el dimetro
crtico para asegurar resultados confiables bajo la mayora de las condiciones.
Los Dimetros Mnimos Recomendados estn dados en la Tabla.
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Propiedades de los Explosivos.
Figura: VOD v/s dimetro de carga para ANFO y SubtekTM
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Propiedades de los Explosivos.
Detonacin por Simpata
Se describe como la iniciacin de una o ms cargas explosivas por la detonacin de otro explosivo que se encuentra cerca.
En la mayora de los casos, una detonacin por simpata de cargas es indeseable ya que anula la secuencia de iniciacin de cargas posteriores.
Se ve afectado por la sensibilidad del producto, la distancia de separacin y el tipo de suelo.
Debido a su baja sensibilidad, las emulsiones explosivas no detonarn normalmente por simpata en espaciamientos de pozos de ms de 200 mm a
menos que haya un paso de unin directo, abierto entre pozos.
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Propiedades de los Explosivos. Velocidad de Detonacin (VOD).
La VOD es la velocidad a la que una onda de detonacin se propaga a travs de una columna de explosivos. Dos explosivos que tengan la misma potencia,
pero distintas VODs, podran comportarse en forma bastante diferente en una
voladura.
Como regla general, mientras ms alta es la VOD, mayor es la energa de choque y menor la energa de empuje. Sin embargo, es importante no confundir
la Energa de Choque con la Energa de Fragmentacin.
La VOD de explosivos usada en minas subterrneas vara entre 2500 a 7500 m/s. La VOD del ANFO se incrementa con el dimetro de la carga (ver Figura)
y con el confinamiento de la carga a medida que aumenta la dureza de la roca.
Los agentes de tronadura de la emulsin, debido a su alto grado de
refinamiento y de eficiencia, mantienen VODs muy altas an con
confinamientos deficientes y en dimetros pequeos.
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Propiedades de los Explosivos.
Energa/Potencia.
La energa de un explosivo se define como la capacidad del explosivo para hacer el trabajo. Un explosivo con mayor energa podr trabajar sobre una
mayor cantidad de rocas.
Los explosivos se comportan en forma no ideal (detonacin no ideal) y el rendimiento del explosivo est en funcin de la composicin qumica del
explosivo, la forma fsica y la naturaleza del confinamiento, el mtodo de
iniciacin y el tipo y extensin del particionamiento de la energa
disponible para hacer un trabajo til sobre la roca. En otras palabras, el
efecto del explosivo en las rocas circundantes se puede predecir en forma ms
realista en trminos de las energas de fragmentacin y de empuje. A
continuacin son vistos los conceptos de detonacin ideal y no ideal.
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Propiedades de los Explosivos.
Detonacin Ideal
Ha sido una prctica comn para los proveedores de explosivos calcular y citar potencias o energas tericas de explosivos basadas en el supuesto que todos
los ingredientes reaccionan completamente, que estn perfectamente confinados
con un dimetro infinito, y que contribuyen en forma total al proceso de
rompimiento de la roca.
En la realidad, se pierde algo de la energa de la explosin durante una voladura y parte de la energa est inmovilizada en las sustancias qumicas que se forman
despus de la detonacin.
Es ms realista expresar la potencia del explosivo en trminos de la cantidad de energa que un usuario puede esperar tener disponible para hacer trabajo
efectivo, esto se denomina la Energa Efectiva.
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Propiedades de los Explosivos. Clasificacin de la Energa Efectiva
Todos los proveedores de explosivos y las principales compaas mineras en Australia han aceptado a la Energa Efectiva como base para la comparacin
de los tipos de explosivos.
La Energa Efectiva se calcula como la energa total liberada por los gases de un explosivo a medida que estos se expanden y hacen trabajo til desde la
presin de detonacin inicial hasta una presin de corte de 100 MPa (1000
atmsferas).
La Energa Efectiva es una medicin ms apropiada de la energa til generada de los explosivos en las aplicaciones convencionales de voladura.
La Energa Efectiva variar dependiendo del cdigo especfico de detonacin usado. (Ojo con la comparacin entre proveedores).
Para comparar el rendimiento de distintos explosivos, hay dos valores de energa efectiva que son importantes, Energa Efectiva Relativa al Peso
(RWEE) y Energa Efectiva Relativa a volumen (RBEE):
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Propiedades de los Explosivos.
Energa Efectiva Relativa al Peso se define como la energa efectiva de un explosivo comparada con la energa efectiva de un ANFO estndar de igual
peso (es decir, 94% de NA, 6% FO, densidad = 0,8 g/cm3). Estos valores son
representados como un porcentaje con ANFO igualando a 100. Por lo tanto, un
valor de 110% podra indicar un 10% de ms energa que el ANFO sobre una
base de igual peso.
La Energa Efectiva Relativa a volumen se define como la energa efectiva de un explosivo comparada con la energa efectiva de un volumen igual de
ANFO estndar. La relacin entre RWEE y RBEE se puede expresar en la
forma de:
RBEE = RWEE del Explosivo (Densidad del Explosivo)
(Densidad del ANFO)
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Propiedades de los Explosivos.
El RBEE tiende a ser ms til para un ingeniero de voladuras, para comparar explosivos. Cuando un pozo es perforado en roca, se crea un volumen y es
usualmente ventajoso maximizar la energa cargada dentro de ese volumen. En
muchas aplicaciones, el uso de un explosivo ms caro con una RBEE ms
alta puede llevar a una reduccin global en costos operativos, debido a
costos por perforacin ms bajos por tonelada de roca tronada lo que resulta de
la expansin asociada de la malla. Tanto RWEE como RBEE estn basadas en
un cdigo de detonacin ideal.
Detonacin No Ideal
El efecto de un explosivo dado en un tamao de pozo y tipo de roca dado es
distinto al del modelo del rendimiento ideal dado que el dimetro del explosivo
y el confinamiento ya no son ms infinitos.
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Propiedades de los Explosivos.
Emanaciones de gases Post-Detonacin
Los gases principales derivados de una detonacin de explosivos son dixido de carbono, nitrgeno y vapor (no-txicos) y gases venenosos o txicos,
siendo los principales el monxido de carbono y los xidos de nitrgeno.
Colectivamente, estos gases txicos post-tronadura son denominados como emanaciones de gases o emanaciones de gases post-detonacin.
El monxido de carbono (CO), el gas txico ms persistente se hace presente en cierta medida despus de cada tronadura. Este gas es incoloro, inodoro,
inspido y no irrita. Se elimina con ventilacin.
Los xidos de nitrgeno usualmente aparecen en la forma de dixido de nitrgeno (NO2), un gas rojizo-caf. Se elimina con agua (spray de agua).
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Propiedades de los Explosivos.
Insensibilizacin de los Explosivos
La mayora de los explosivos se vuelven menos sensibles a ms altas densidades. Este relacin es ms pronunciada para aquellas composiciones que
son gas o GMB (Micro burbujas de Vidrio) sensibilizados.
La insensibilizacin fsica de los explosivos en la mayora de los casos se debe a la destruccin de burbujas de aire/gas o micro burbujas y, por lo tanto, de los
puntos calientes de los que depende la iniciacin. Esto se denomina
Insensibilizacin de explosivo debido a excesiva presin (dead pressing).
La insensibilizacin mediante presin excesiva ocurre en tres formas
importantes:
Por presiones hidrostticas; (presin de un explosivo lquido sobre las paredes del tiro.
Por presiones dinmicas (es decir, inducidas por una voladura);
Por una combinacin de presiones hidrostticas y dinmicas.
